ШИНЫ. НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ПРОИЗВОДСТВА

Математическое моделирование многокомпонентной абсорбции газов

Для исследования абсорбции вулканизационных газов была создана опытно-промышленная установка с использованием в качестве абсорбента щелочного раствора.

С целью получения более точных данных о степени интен­сификации абсорбции при увеличении концентраций улавли­ваемых компонентов была построена экспериментальная зави­симость производительности системы улавливания образую­щихся в процессе вулканизации газов и паров от их концентра­ции в камере. Поскольку непосредственное измерение произ­водительности системы улавливания представляет большие трудности, в настоящей работе использовали косвенный метод определения производительности, основанный на следующем.

Если известно изменение массовой концентрации ^го ком­понента на некотором временном интервале, то можно рассчи­тать изменение массы этого компонента в камере, вызванное работой системы улавливания газов и паров по формуле:

Дш| = дС]-Ук (48)

ГДе дС;- дС;вь1Д - дС|итог

Тогда, зная плотность ^го компонента можно опреде­лить изменение объема этого компонента по следующей фор­муле:

Дпг^ ДСуУк

АУ =------ =------------ (49)

Р} р)

Деление величины дУ| на временный интервал дх при­водит к объемной производительности системы улавливания газов и паров по]-му компоненту:

АУ | АС |' У к

1 Ат о • • Ат PJ

При рассмотрении массовых концентраций (кг/м3) эта фор­мула может быть записана в следующем виде:

Дс] Ук

С помощью формулы (51) можно построить зависимость объемной производительности системы улавливания по ]-му компоненту от концентрации этого компонента в камере выде­ления вулканизационных газов.

В таблице 5.6 приведены экспериментальные данные о динамике изменения концентрации ароматических углеводоро­дов, выделяющихся при вулканизации покрышек, и объемной производительности системы улавливания, рассчитанные по формуле (51).

Полученные данные свидетельствуют об интенсификации процесса улавливания выделяющихся газов и паров при повы­шении их концентрации в камере вулканизации.

Проверка адекватности математической модели показала, что расхождение расчетных и экспериментальных данных на­ходится в пределах доверительного интервала.

Результаты теоретического и экспериментального исследо­ваний процессов, протекающих с бурным выделением газов, получены при вулканизации покрышек.

На рисунке 57 представлены расчетные ( показаны сплош­ными линиями) и экспериментальные (показаны символами) зависимости концентраций ароматических углеводородов, се - рорганических соединений и альдегидов в камере вулканиза­ции от времени.

На графиках видно, что четко проявляются два периода кон­центрационно-временной зависимости. В первом периоде кон­центрации газов и паров в камере повышаются, поскольку он совпадает с процессом вулканизации, сопровождаемый вы­х, мин

О 6 12 18 24 30 36

♦ - ароматические углеводороды ■ - серосодержащие соединения ▲ - альдегиды

Рис. 58. Зависимость концентрации вулканизационных газов в рабочей зоне от продолжительности процесса (экспериментальные данные)

Делением газов и паров. При этом также наблюдается увеличе­ние содержания газов и паров в рабочей зоне (рис.5 8).

Во втором периоде наблюдается уменьшение концентра­ции выделяющихся газов и паров вследствии работы системы их улавливания. Соответственно убывают и концентрации ком­понентов в рабочей зоне.

Характерно, что зависимости изменения концентрации компонентов как в первом, так и во втором периоде имеют экс­поненциальный характер. Это объясняется тем, что произво­дительность системы улавливания повышается с увеличением концентрации улавливаемого газа по степенному закону [467]. В результате в начале процесса вулканизации изменение кон­центраций газовыделений практически является линейным. По мере увеличения концентраций выделяющихся газов и паров производительность системы возрастает и рост концентраций компонентов в камере снижается до определенных значений - для ароматических углеводородов до 1995 мг/м3, для серосо­держащих соединений до 584 мг/м3 и для альдегидов до 161 мг/ м3. В начале второго периода концентрации газообразных ком­понентов в камере достигают максимальных значений и систе­ма улавливания при этом работает наиболее эффективно. По мере уменьшения концентрации вредных газов и паров в каме­ре эффективность системы улавливания снижается и кривые концентрационно-временной зависимости постепенно стремят­ся к нулевому уровню. На этом участке кривые имеют характер убывающих экспонент.

Для проверки возможности описания процессов газовы - деления при вулканизации покрышек разработанными матема­тическими моделями и алгоритмом проводились эксперимен­тальные исследования с применением установки при вулкани­зации грузовых покрышек 260-508Р в форматоре вулканизато­ре ФВ-200.

Режимные параметры процессов вулканизации и экспери­мента менялись в следующих пределах: температура вулкани­зации поддерживалась на уровне 150-160°С, длительность про­цесса вулканизации составляла 45 мин, температура абсорбен­та изменялась от 16°до 18°С, плотность орошения составляла 25 м3/м2час. Количественный состав образующихся вредных газов и паров определяли путем хроматографического анализа проб, отобранных на линии отвода газового потока из герме­тичного корпуса в абсорбер.

Процессы образования и улавливания вредных выбросов с медленным их выделением исследовались при вулканизации ободных лент. На рисунке 59 представлены зависимости кон­центраций паров ароматических углеводородов и серосодержа­щих соединений в камере от продолжительности вулканизации.

Видно, что концентрационно-временная зависимость, так же как и в случае бурного выделения газов, имеет два периода в виде возрастающей и убывающей экспонент. Такой характер изменения концентраций выделяющихся газов в камере объяс­няется тем, что во втором периоде после прекращения вулкани­зации резко уменьшается интенсивность выделения летучих вследствие небольшой массы обод ной ленты.